DSP芯片技术背景及市场价值

1.什么是DSP

　　数字信号处理是一种将现实世界中的真实信号(专业术语称之为连续信号)转换为计算机能够处理的信息的过程。比如人们说话的声音，这就是一个连续信号,除此之外，现实生活中还有很多这样的信号，比如光、压力、温度等等。这些信号通过一个模拟向数字的转换过程(称之为AD)，变成数字信号送给处理器，进行数字计算，处理结束后，再把结果通过数字向模拟的转换过程重新变成连续信号(称之为DA)。用一般的通用微处理器可以完成这些工作，但是面临的问题是满足如此高的计算速度，就很难保证耗电量很低，更难保证价格足够便宜。因此，另一种微处理器应运而生：数字信号处理器，简称DSP。


　　DSP是微处理器的一种,这种微处理器具有极高的处理速度.因为应用这类处理器的场合要求具有很高的实时性(Real Time)。比如通过移动电话进行通话,如果处理速度不快就只能等待对方停止说话，这一方才能通话。如果双方同时通话，因为数字信号处理速度不够,就只能关闭信号连接.


　　DSP典型的特征具有每个处理周期能够处理多条乘加操作、具有实时运算能力和实时的仿真能力和实时的模拟能力、具有很强的通用性、具有很高的可靠性、造价低廉。


　　在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，被誉为信息社会革命的旗手。业内人士预言，DSP将是未来集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素，它将彻底变革人们的工作、学习和生活方式。


　　DSP发展历程大致分为三个阶段：70年代理论先行，80年代产品普及，90年代突飞猛进。


　　在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU(微处理器)来完成。但MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求。因此，直到70年代，有人才提出了DSP的理论和算法基础。那时的DSP仅仅停留在教科书上，即便是研制出来的DSP系统也是由分立元件组成的，其应用领域仅局限于军事、航空航天部门。


　　随着大规模集成电路技术的发展，1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。这种DSP器件采用微米工艺NMOS技术制作，虽功耗和尺寸稍大，但运算速度却比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP芯片的问世是个里程碑，它标志着DSP应用系统由大型系统向小型化迈进了一大步。至80年代中期，随着CMOS工艺技术的进步与发展，第二代基于CMOS工艺的DSP芯片应运而生，其存储容量和运算速度都得到成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。


　　80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。


　　90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，它与第四代相比，系统集成度更高，将DSP芯核及外围元件综合集成在单一芯片上。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。


　　经过20多年的发展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对DSP爆炸性需求的时代已经来临，前景十分可观。


　　美国半导体产业协会(SIA)最近预测，数字信号处理器(DSP)将推动未来半导体市场成长，而且亚洲，特别是中国将是IC市场的成长动力。


　　Forward Concepts公司认为，DSP市场在2003年的增长预测至少是20%。


　　并预测在2004年DSP市场将会有更大的改观。


　　DSP正在世界半导体业中起着越来越重要的作用。Forward Concepts在日前发布一份有关DSP的报告指出:"到2004年，所有交付的微处理器都将具有DSP处理能力。TI公司总裁兼首席执行官Tom Engibous也指出:"市场上新推出了五花八门的DSP产品，任何人要想为所有的应用提供最好的解决方案都是不现实的。十年之内，DSP有可能成为最大的半导体行业"


　　2.DSP市场


　　DSP是目前电子工业领域增长最迅速的产品之一，据世界半导体贸易统计组织(WSTS)发布的统计和预测报告显示，1996~2005年，全球DSP市场将一直保持稳步增长，其中，2000年的增长率为37%，2001年为8%，并且从2001年到2005年，增长率将逐年递增，2005年的增长率将达34%。因此，全球DSP市场的前景非常广阔，DSP产业将成为21世纪最具发展潜力的朝阳产业。

　　很显然，随着3G的商用部署大规模展开，在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程DSP市场的驱动引擎。不过，嵌入式DSP市场是一个更大的市场。随着有线市场走向复苏，IP电话变得更加重要。因此，DSP市场将在2004年及以后的时间里稳健地好转。因为无论何种形式的DSP技术都是我们能够访问窄带、宽带或是无线互联网的唯一手段，它还是新兴的分组(IP)电话市场的关键。没有DSP就没有对互联网的访问，没有多媒体，也没有无线通信。


　　例如，厂商们新推出多种款式可选择的独立器件、DSP与MPU相结合的器件、为执行DSP功能量身定做的MPU器件、以及许多公司为ASIC或SoC解决方案所提供的软硬DSP内核。


　　未来10年，全球DSP产品将向着高性能、低功耗、加强融合和拓展多种应用的趋势发展，DSP芯片将越来越多地渗透到各种电子产品当中，成为各种电子产品尤其是通信类电子产品的技术核心，将会越来越受到业界的青睐。据TI预测，到2010年，DSP芯片的集成度将会增加11倍，在单个芯片内将能集成5亿只晶体管。目前DSP的生产工艺已开始从0.35mm转向0.25mm、0.18mm，预计到2005年，DSP芯片的工艺将达到0.075mm的更高水平，届时，将能够在一块仅有拇指大小的单个芯片上集成8个DSP内核。ADI公司副总裁Ben Naskar指出:"面对新世纪的网络产品、消费类电子产品以有无线通信等领域不断涌现的新应用，DSP产品在不断地提高性能和增加功能的同时，正在不断地降低功耗和减小体积，以便适应市场的需求。"


　　3.DSP的应用领域


　　Forward Concepts公司发表的一份报告显示，2001年全部可编程DSP销售额中通信应用部分占2/3，在2001年的全部DSP营收中，无线应用部分占55%，计算机及外设占12%，有线部分11%，消费类应用7%，汽车应用2.4%，多用途及其它占12.5%。


　　2002年上半年无线市场的DSP出货量上升了15%，这使得无线领域占DSP市场的份额增长到了创纪录的60%；对汽车市场的DSP出货量比2001年大幅上升了66%，汽车市场在DSP市场中所占的比重已从去年的2.5%上升到今年的3.5%。在计算机和外设市场，到2002年上半年为止，DSP对该市场的出货量下降了约18%。多用途市场比2001年同期下降了近26%，现在约占DSP市场的11.4%。


　　4.DSP的市场分布


　　目前DSP出货量的地理分布已经发生了很大的变化。以地区来看，欧美两地因为通讯市场逐渐饱和而成长趋稳定。因此，亚太地区成为另一波新兴成长的地区，在2001年第二季，亚太地区首度超越美洲成为全球第一大DSP市场；中国和韩国现在是DSP芯片的最大市场，与此同时，对日本的出货量在2002年上半年下降了54%，使日本所占的市场份额从2001年的15%降至稍多于9%。另一方面，亚太地区所占的DSP市场份额已经在2002年前五个月从2001年的33%上升到空前的42%。美国的市场份额微降到21%，而借助于GSM和2.5G系统，欧洲的市场份额增长到近28%。


　　5.DSP的主要供货公司


　　公司2000年市场份额2001年市场份额年增长率


　　德州仪器44.0C.5%-0.5%


　　杰尔系统22.8.1%-6.7%


　　摩托罗拉13.2.0%-1.2%


　　模拟器件10.2%8.2%-2.0%


　　其他9.9 .2.3%


　　总计100.00.0%N/A


　　6.中国的DSP市场发展现况


　　中国的DSP市场作为整个半导体市场一样为国际半导体市场的一个组成部分，必然具有国际半导体市场的共性。由于它植根于中国这一特定经济与社会环境的土壤之中，又必然带有自身的强烈个性。概括而言基本特点有：


　　1.持续的较高增长率


　　2.基本已与国际市场接轨


　　具体体现在：产品和技术已基本接轨；价格和上市时间基本接轨；营销方式和服务水平正逐渐接轨。


　　3. DSP处理器仍为TI、AGERE、ADI等占领；产品受外国大企业控制。


　　4.海外及港台半导体企业进入中国市场的方式目前仍以产品输出为主


　　最先进的产品设计技术和芯片生产技术未向中国转移；


　　最先进的工艺设备制造和原材料仍布局在中国以外。


　　中国是亚洲发展潜力最大的市场。数码相机、MMoIP电话和手持电子设备等数码产品在中国市场的迅速发展促进了高性能DSP的广泛使用。中国的电子产品制造商众多，对低成本、易使用的DSP需求巨大。